Módem

Modulación de banda de paso
Modulación analógica
SOY FM P.M AMQ Sm SSB
Modulación digital
PREGUNTAR APSK CPM FSK MFSK MSC LIBRO PPM PSK AMQ SC-FDE Medicina tradicional china WDM
Modulación jerárquica
AMQ WDM
Espectro expandido
CSS DSSS Escuela secundaria superior de Florida Estos
Véase también
Códigos de aproximación a la capacidad Desmodulación Codificación de línea Módem AnM PoM PAM PCM PDM Modulación por ancho de pulso (PWM) ΔΣM OFDM FDM Multiplexación
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Un modulador-demodulador, o más comúnmente llamado módem, es un dispositivo de hardware informático que convierte datos de un formato digital a un formato adecuado para un medio de transmisión analógico , como el teléfono o la radio. Un módem transmite datos modulando una o más señales de ondas portadoras para codificar información digital , mientras que el receptor demodula la señal para recrear la información digital original. El objetivo es producir una señal que pueda transmitirse fácilmente y decodificarse de manera confiable. Los módems se pueden utilizar con casi cualquier medio de transmisión de señales analógicas, desde diodos emisores de luz hasta radio .

Los primeros módems eran dispositivos que utilizaban sonidos audibles adecuados para la transmisión a través de sistemas telefónicos tradicionales y líneas arrendadas . Estos generalmente operaban a 110 o 300 bits por segundo (bit/s), y la conexión entre dispositivos era normalmente manual, utilizando un auricular telefónico adjunto . En la década de 1970, estaban disponibles velocidades más altas de 1200 y 2400 bit/s para conexiones de marcación asíncrona, 4800 bit/s para conexiones de línea arrendada síncrona y 35 kbit/s para líneas arrendadas condicionadas síncronas. En la década de 1980, se lanzaron módems de acceso telefónico de 1200 y 2400 bit/s menos costosos, y estaban disponibles módems que funcionaban en radio y otros sistemas. A medida que la sofisticación de los dispositivos creció rápidamente a fines de la década de 1990, los módems basados ​​en telefonía agotaron rápidamente el ancho de banda disponible , alcanzando los 56 kbit/s.

El aumento del uso público de Internet a finales de los años 1990 generó demandas de un rendimiento mucho mayor, lo que llevó a abandonar los sistemas basados ​​en audio para adoptar codificaciones completamente nuevas en líneas de televisión por cable y señales de corto alcance en subportadoras en líneas telefónicas. La transición a los teléfonos celulares , especialmente a finales de los años 1990, y la aparición de los teléfonos inteligentes en los años 2000 llevaron al desarrollo de sistemas basados ​​en radio cada vez más rápidos. Hoy en día, los módems son omnipresentes y en gran medida invisibles, incluidos en casi todos los dispositivos informáticos móviles de una forma u otra, y generalmente capaces de alcanzar velocidades del orden de decenas o cientos de megabytes por segundo.

Los módems se clasifican con frecuencia según la cantidad máxima de datos que pueden enviar en una unidad de tiempo determinada , que suele expresarse en bits por segundo (símbolo bit/s , a veces abreviado como "bps") o, en raras ocasiones, en bytes por segundo (símbolo B/s ). Las velocidades de los módems de banda ancha modernos se expresan normalmente en megabits por segundo (Mbit/s).

Históricamente, los módems se solían clasificar por su velocidad de símbolos , medida en baudios . La unidad baudios denota símbolos por segundo, o el número de veces por segundo que el módem envía una nueva señal. Por ejemplo, el estándar ITU-T V.21 utilizaba modulación por desplazamiento de frecuencia de audio con dos frecuencias posibles, correspondientes a dos símbolos distintos (o un bit por símbolo), para transportar 300 bits por segundo utilizando 300 baudios. Por el contrario, el estándar ITU-T V.22 original , que podía transmitir y recibir cuatro símbolos distintos (dos bits por símbolo), transmitía 1200 bits enviando 600 símbolos por segundo (600 baudios) utilizando modulación por desplazamiento de fase .

Muchos módems tienen velocidad variable, lo que permite utilizarlos en un medio con características poco ideales, como una línea telefónica de mala calidad o demasiado larga. Esta capacidad suele ser adaptativa, de modo que un módem puede descubrir la velocidad de transmisión práctica máxima durante la fase de conexión o durante el funcionamiento.

Los módems surgieron de la necesidad de conectar teleimpresoras a través de líneas telefónicas comunes en lugar de las líneas alquiladas más costosas que se habían utilizado anteriormente para teleimpresoras basadas en bucles de corriente y telégrafos automáticos . Los primeros dispositivos que satisfacen la definición de módem pueden haber sido los multiplexores utilizados por los servicios de noticias por cable en la década de 1920. ^[1]

En 1941, los aliados desarrollaron un sistema de cifrado de voz llamado SIGSALY , que utilizaba un vocoder para digitalizar el habla, luego cifraba el habla con un teclado de un solo uso y codificaba los datos digitales como tonos mediante modulación por desplazamiento de frecuencia. Esta también era una técnica de modulación digital, lo que la convirtió en uno de los primeros módems. ^[2]

Los módems comerciales no estuvieron disponibles hasta fines de la década de 1950, cuando el rápido desarrollo de la tecnología informática creó una demanda de un método para conectar computadoras entre sí a largas distancias, lo que llevó a Bell Company y luego a otras empresas a producir una cantidad cada vez mayor de módems de computadora para usar en líneas telefónicas conmutadas y alquiladas.

Los desarrollos posteriores producirían módems que funcionaban a través de líneas de televisión por cable , líneas eléctricas y diversas tecnologías de radio, así como módems que alcanzaban velocidades mucho mayores a través de líneas telefónicas.

Un módem de acceso telefónico transmite datos informáticos a través de una línea telefónica conmutada común que no ha sido diseñada para el uso de datos. En su momento, fue una tecnología ampliamente conocida y comercializada en masa a nivel mundial: el acceso telefónico a Internet . En la década de 1990, decenas de millones de personas solo en los Estados Unidos usaban módems de acceso telefónico para acceder a Internet. ^[3]

Desde entonces, el servicio de acceso telefónico ha sido reemplazado en gran medida por Internet de banda ancha , ^[4] como DSL .

La producción en masa de módems de líneas telefónicas en los Estados Unidos comenzó como parte del sistema de defensa aérea SAGE en 1958, conectando terminales en varias bases aéreas, sitios de radar y centros de comando y control a los centros de dirección de SAGE dispersos por los Estados Unidos y Canadá .

Poco después, en 1959, la tecnología de los módems SAGE se comercializó con el nombre de Bell 101 , que ofrecía velocidades de 110 bit/s. Bell denominó a este y a otros módems antiguos "conjuntos de datos".

Algunos de los primeros módems se basaban en frecuencias de tonos táctiles , como los módems de tonos táctiles estilo Bell 400. ^[5]

El estándar Bell 103A fue introducido por AT&T en 1962. Proporcionaba un servicio full-duplex a 300 bit/s sobre líneas telefónicas normales. Se utilizaba  modulación por desplazamiento de frecuencia , con el emisor de la llamada transmitiendo a 1.070 o 1.270 Hz y el módem de respuesta transmitiendo a 2.025 o 2.225 Hz. ^[6]

El módem 103 se convertiría en un estándar de facto una vez que los módems de terceros (que no fueran de AT&T) llegaran al mercado, y durante la década de 1970, los módems fabricados independientemente compatibles con el estándar de facto Bell 103 eran comunes. ^[7] Los modelos de ejemplo incluían el Novation CAT y el Anderson-Jacobson . Una opción de menor costo era el módem Pennywhistle , diseñado para ser construido con piezas fácilmente disponibles. ^[8]

A las máquinas de teletipo se les permitió acceder a redes remotas como la Teletypewriter Exchange usando el módem Bell 103. ^[9] AT&T también produjo unidades de costo reducido, el módem 113D de solo origen y el módem 113B/C de solo respuesta.

El Data-Phone 201A era un módem sincrónico que utilizaba codificación por desplazamiento de fase (PSK) de dos bits por símbolo , logrando 2000 bit/s de semidúplex en líneas telefónicas normales. ^[10] En este sistema, los dos tonos para cualquier lado de la conexión se envían a frecuencias similares a las de los sistemas de 300 bit/s, pero ligeramente desfasados.

A principios de 1973, Vadic presentó el VA3400 , que realizaba transmisión full-duplex a 1200 bit/s a través de una línea telefónica normal. ^[11]

En noviembre de 1976, AT&T presentó el módem 212A, de diseño similar, pero que utilizaba la frecuencia más baja para la transmisión. No era compatible con el VA3400, ^[12] pero funcionaba con el módem 103A a 300 bit/s.

En 1977, Vadic respondió con el módem triple VA3467, un módem de solo respuesta vendido a operadores de centros de computación que admitía el modo de 1200 bits/s de Vadic, el modo 212A de AT&T y la operación 103A. ^[13]

Un avance significativo en los módems fue el Hayes Smartmodem , introducido en 1981. El Smartmodem era un módem de conexión directa 103A de 300 bit/s que por lo demás era estándar, pero introdujo un lenguaje de comandos que permitía a la computadora realizar solicitudes de control, como comandos para marcar o responder llamadas, a través de la misma interfaz RS-232 utilizada para la conexión de datos. ^[14] El conjunto de comandos utilizado por este dispositivo se convirtió en un estándar de facto, el conjunto de comandos Hayes , que se integró en dispositivos de muchos otros fabricantes.

La marcación automática no era una capacidad nueva (había estado disponible a través de unidades de llamada automática independientes y a través de módems que utilizaban la interfaz X.21 ^[15] ), pero el Smartmodem la hizo disponible en un único dispositivo que podía utilizarse incluso con las implementaciones más mínimas de la omnipresente interfaz RS-232, lo que hacía que esta capacidad fuera accesible desde prácticamente cualquier sistema o lenguaje. ^[16]

La introducción del Smartmodem hizo que las comunicaciones fueran mucho más sencillas y de más fácil acceso, lo que generó un mercado en crecimiento para otros proveedores, que obtuvieron licencias de las patentes de Hayes y compitieron en precio o añadiendo funciones. ^[17] Esto finalmente condujo a acciones legales por el uso del lenguaje de comandos patentado por Hayes. ^[18]

Los módems de marcado generalmente se mantuvieron en 300 y 1200 bit/s (convirtiéndose eventualmente en estándares como V.21 y V.22 ) hasta mediados de la década de 1980.

El VicModem de 1982 de Commodore para el VIC-20 fue el primer módem que se vendió por menos de 100 dólares y el primer módem en vender un millón de unidades. ^[19]

En 1984 se creó el V.22bis , un sistema de 2.400 bits/s similar en concepto al Bell 212 de 1.200 bits/s. Este aumento de la velocidad de bits se logró definiendo cuatro u ocho símbolos distintos, lo que permitió la codificación de dos o tres bits por símbolo en lugar de uno solo. A finales de los años 80, muchos módems podían soportar estándares mejorados como este, y el funcionamiento a 2.400 bits/s se estaba volviendo común.

El aumento de la velocidad de los módems mejoró enormemente la capacidad de respuesta de los sistemas en línea y facilitó la transferencia de archivos . Esto condujo a un rápido crecimiento de los servicios en línea con grandes bibliotecas de archivos, lo que a su vez dio más motivos para tener un módem. La rápida actualización de los módems condujo a un aumento igualmente rápido del uso de BBS.

La introducción de sistemas de microcomputadoras con ranuras de expansión internas hizo que los módems internos pequeños fueran prácticos. Esto dio lugar a una serie de módems populares para el bus S-100 y los ordenadores Apple II que podían marcar directamente, responder llamadas entrantes y colgar directamente desde el software, los requisitos básicos de un sistema de tablón de anuncios (BBS). El sistema CBBS , por ejemplo, se creó en una máquina S-100 con un módem interno Hayes, y luego siguieron varios sistemas similares.

La cancelación de eco se convirtió en una característica de los módems en este período, lo que mejoró el ancho de banda disponible para ambos módems al permitirles ignorar sus propias señales reflejadas.

Se introdujeron mejoras adicionales mediante la codificación de modulación de amplitud en cuadratura (QAM), que aumentó el número de bits por símbolo a cuatro mediante una combinación de desplazamiento de fase y amplitud.

La transmisión a 1200 baudios produjo el estándar V.27ter de 4800 bit/s , y a 2400 baudios el V.32 de 9600 bit/s . La frecuencia portadora fue de 1650 Hz en ambos sistemas.

La introducción de estos sistemas de mayor velocidad también condujo al desarrollo del fax digital durante la década de 1980. Si bien la tecnología del fax en sus inicios también utilizaba señales moduladas en una línea telefónica, el fax digital utilizaba la codificación digital, ahora estándar, que utilizan los módems de computadora. Esto finalmente permitió que las computadoras enviaran y recibieran imágenes de fax.

A principios de la década de 1990 se introdujeron los módems V.32 que operaban a 9.600 bit/s, pero eran caros y recién empezaban a entrar en el mercado cuando se estandarizó el V.32bis, que operaba a 14.400 bit/s.

La división de chips de Rockwell International desarrolló un nuevo conjunto de chips de controlador que incorporaba el estándar V.32bis y lo puso a un precio muy competitivo. Supra, Inc. llegó a un acuerdo de exclusividad a corto plazo con Rockwell y desarrolló el SupraFAXModem 14400 basado en él. Presentado en enero de 1992 a un precio de 399 dólares (o menos), era la mitad del precio de los módems V.32 más lentos que ya estaban en el mercado. Esto condujo a una guerra de precios y, a finales de año, el V.32 había muerto, sin haberse establecido realmente, y los módems V.32bis estaban ampliamente disponibles por 250 dólares .

El V.32bis tuvo tanto éxito que los estándares de alta velocidad más antiguos no tuvieron muchas ventajas. USRobotics (USR) contraatacó con una versión de 16.800 bit/s del HST, mientras que AT&T introdujo un método único de 19.200 bit/s al que denominaron V.32ter , pero ninguno de los dos módems no estándar se vendió bien.

El interés de los consumidores en estas mejoras patentadas disminuyó durante la prolongada introducción de la Estándar V.34 de 28.800 bit/s . Mientras tanto, varias compañías decidieron lanzar hardware y lanzaron módems a los que denominaron V.Fast .

Para garantizar la compatibilidad con los módems V.34 una vez que se ratificara un estándar (1994), los fabricantes utilizaron componentes más flexibles, generalmente un DSP y un microcontrolador , en lugar de chips de módem ASIC diseñados específicamente . Esto permitiría que las actualizaciones de firmware posteriores se ajustaran a los estándares una vez ratificados.

La norma V.34 de la UIT representa la culminación de estos esfuerzos conjuntos. Empleó las técnicas de codificación más potentes disponibles en ese momento, incluidas la codificación de canal y la codificación de forma. De los cuatro bits por símbolo (9,6  kbit/s ), los nuevos estándares utilizaron el equivalente funcional de 6 a 10 bits por símbolo, además de aumentar las velocidades en baudios de 2400 a 3429, para crear 14,4, 28,8 yMódems de 33,6 kbit/s . Esta velocidad se acerca al límite teórico de Shannon de una línea telefónica. ^[20]

MientrasLas velocidades de 56 kbit/s estuvieron disponibles para módems de líneas arrendadas durante algún tiempo, pero no estuvieron disponibles para módems de acceso telefónico hasta fines de los años 1990.

A finales de la década de 1990, las tecnologías para alcanzar velocidades superioresSe empezó a introducir la velocidad de 33,6 kbit/s . Se utilizaron varios enfoques, pero todos ellos empezaron como soluciones a un único problema fundamental con las líneas telefónicas.

Cuando las empresas de tecnología comenzaron a investigar velocidades superioresA partir de 33,6 kbit/s , las compañías telefónicas habían pasado casi por completo a redes totalmente digitales. En cuanto una línea telefónica llegaba a una central local, una tarjeta de línea convertía la señal analógica del abonado en una digital y viceversa. Si bien las líneas telefónicas codificadas digitalmente proporcionan teóricamente el mismo ancho de banda que los sistemas analógicos a los que sustituyeron, la propia digitalización impuso restricciones a los tipos de formas de onda que se podían codificar de forma fiable.

El primer problema era que el proceso de conversión de analógico a digital es intrínsecamente con pérdidas, pero en segundo lugar, y más importante, las señales digitales utilizadas por las empresas de telecomunicaciones no eran "lineales": no codificaban todas las frecuencias de la misma manera, sino que utilizaban una codificación no lineal ( ley μ y ley a ) destinada a favorecer la respuesta no lineal del oído humano a las señales de voz. Esto hizo que fuera muy difícil encontrar unaCodificación de 56 kbit/s que podría sobrevivir al proceso de digitalización.

Los fabricantes de módems descubrieron que, si bien la conversión de analógico a digital no podía mantener velocidades más altas, las conversiones de digital a analógico sí podían. Como era posible que un ISP obtuviera una conexión digital directa con una empresa de telecomunicaciones, un módem digital  (que se conecta directamente a una interfaz de red telefónica digital, como T1 o PRI) podía enviar una señal que utilizara todo el ancho de banda disponible en el sistema. Si bien esa señal todavía tenía que convertirse de nuevo a analógica en el extremo del abonado, esa conversión no distorsionaría la señal de la misma manera que lo hacía la dirección opuesta.

La primera opción de acceso telefónico de 56k (56 kbit/s) fue un diseño propietario de USRobotics , al que llamaron "X2" porque 56k era el doble de velocidad (×2) de los módems de 28k.

En ese momento, USRobotics tenía una participación del 40% del mercado minorista de módems, mientras que Rockwell International tenía una participación del 80% del mercado de chipsets para módems . Preocupada por quedarse fuera, Rockwell comenzó a trabajar en una tecnología rival de 56k. Se unieron a Lucent y Motorola para desarrollar lo que llamaron "K56Flex" o simplemente "Flex".

Ambas tecnologías llegaron al mercado alrededor de febrero de 1997; aunque se notaron problemas con los módems K56Flex en las revisiones de productos hasta julio, en seis meses las dos tecnologías funcionaron igualmente bien, con variaciones que dependían en gran medida de las características de conexión local. ^[21]

El precio de venta al público de estos primeros módems de 56k era de unos 200 dólares , en comparación con los 100 dólares de los módems estándar de 33k. Los proveedores de servicios de Internet (ISP) también necesitaban equipos compatibles, y los costes variaban en función de si se podía actualizar el equipo que ya tenían. En octubre de 1997, aproximadamente la mitad de todos los ISP ofrecían compatibilidad con 56k. Las ventas al consumidor eran relativamente bajas, lo que USRobotics y Rockwell atribuyeron a estándares conflictivos. ^[22]

En febrero de 1998, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) anunció el borrador de un nuevoEstándar V.90 de 56 kbit/s con un fuerte apoyo de la industria. Incompatible con cualquiera de los estándares existentes, era una amalgama de ambos, pero fue diseñado para permitir ambos tipos de módem mediante una actualización de firmware. El estándar V.90 fue aprobado en septiembre de 1998 y ampliamente adoptado por los ISP y los consumidores. ^{[22] [23]}

La norma ITU-T V.92 fue aprobada por la UIT en noviembre de 2000 ^[24] y utilizó tecnología PCM digital para aumentar la velocidad de carga a un máximo de48 kbit/s .

La alta velocidad de carga fue una desventaja. El uso deUna velocidad de subida de 48 kbit/s reduciría la bajada a un mínimo40 kbit/s debido a efectos de eco en la línea. Para evitar este problema, los módems V.92 ofrecen la opción de desactivar la señal de subida digital y utilizar en su lugar una señal de 33 kbit/s.Conexión analógica de 6 kbit/s para mantener una alta salida digital50 kbit/s o superior. ^[25]

La versión V.92 también agregó otras dos características. La primera es la capacidad de los usuarios que tienen llamadas en espera de poner su conexión a Internet por acceso telefónico en espera durante períodos prolongados mientras responden una llamada. La segunda característica es la capacidad de conectarse rápidamente al proveedor de servicios de Internet, lo que se logra recordando las características analógicas y digitales de la línea telefónica y utilizando esta información guardada al reconectarse.

Estos valores son valores máximos y los valores reales pueden ser más lentos en determinadas condiciones (por ejemplo, líneas telefónicas ruidosas). ^[26] Para obtener una lista completa, consulte el artículo complementario Lista de anchos de banda de dispositivos . Un baudio es un símbolo por segundo; cada símbolo puede codificar uno o más bits de datos.

Muchos módems de acceso telefónico implementan estándares de compresión de datos para lograr un mayor rendimiento efectivo para la misma tasa de bits. V.44 ^[33] es un ejemplo que se utiliza junto con V.92 para lograr velocidades superiores a 56k en líneas telefónicas comunes. ^[34]

A medida que los módems telefónicos de 56k comenzaron a perder popularidad, algunos proveedores de servicios de Internet como Netzero /Juno, Netscape y otros comenzaron a utilizar la precompresión para aumentar el rendimiento aparente. Esta compresión del lado del servidor puede funcionar de manera mucho más eficiente que la compresión sobre la marcha realizada dentro de los módems, porque las técnicas de compresión son específicas del contenido (JPEG, texto, EXE, etc.). El inconveniente es una pérdida de calidad, ya que utilizan una compresión con pérdida que hace que las imágenes se pixelen y se vean borrosas. Los ISP que emplean este enfoque a menudo lo publicitan como "acceso telefónico acelerado". ^[35]

Estas descargas aceleradas están integradas en los navegadores web Opera ^[36] y Amazon Silk ^[37] , y utilizan su propio sistema de compresión de texto e imágenes del lado del servidor, lo que requiere que todos los datos pasen por sus propios servidores antes de llegar al usuario. ^[37]

Los módems de acceso telefónico se pueden conectar de dos maneras diferentes: con un acoplador acústico o con una conexión eléctrica directa.

El caso Hush-A-Phone Corp. v. United States , que legalizó los acopladores acústicos, se aplicó únicamente a las conexiones mecánicas a un aparato telefónico, no a las conexiones eléctricas a la línea telefónica. Sin embargo, la decisión Carterfone de 1968 permitió a los clientes conectar dispositivos directamente a una línea telefónica siempre que cumplieran con los estrictos estándares definidos por Bell para la no interferencia con la red telefónica. ^[38] Esto abrió la puerta a la fabricación independiente (no AT&T) de módems de conexión directa, que se enchufaban directamente a la línea telefónica en lugar de a través de un acoplador acústico.

Mientras que Carterfone exigía a AT&T que permitiera la conexión de dispositivos, AT&T argumentó con éxito que se le debía permitir exigir el uso de un dispositivo especial para proteger su red, colocado entre el módem de terceros y la línea, llamado Acuerdo de Acceso a Datos o DAA. El uso de DAA fue obligatorio desde 1969 hasta 1975, cuando las nuevas reglas de la Parte 68 de la FCC permitieron el uso de dispositivos sin un DAA provisto por Bell, sujeto a que se incluyera un circuito equivalente en el dispositivo de terceros. ^[39]

Prácticamente todos los módems producidos después de la década de 1980 son de conexión directa.

Aunque Bell (AT&T) ya en 1958 suministraba módems que se conectaban a la red telefónica mediante una conexión por cable directa, sus normas de la época no permitían la conexión eléctrica directa de ningún dispositivo que no fuera de Bell a una línea telefónica. Sin embargo, la sentencia Hush-a-Phone permitía a los clientes conectar cualquier dispositivo a un teléfono siempre que no interfiriera en su funcionalidad. Esto permitió a los fabricantes de terceros (que no fueran de Bell) vender módems que utilizaban un acoplador acústico . ^[38]

Con un acoplador acústico, un auricular de teléfono común se colocaba en una base que contenía un altavoz y un micrófono posicionados para coincidir con los del auricular. Los tonos utilizados por el módem se transmitían y recibían en el auricular, que luego los retransmitía a la línea telefónica. ^[40]

Como el módem no estaba conectado eléctricamente, no podía descolgar, colgar ni marcar, lo que requería el control directo de la línea. La marcación por tonos habría sido posible, pero en ese momento no estaba disponible de forma universal. Por lo tanto, el proceso de marcación lo ejecutaba el usuario levantando el auricular, marcando y luego colocando el auricular en el acoplador. Para acelerar este proceso, el usuario podía comprar un marcador o una unidad de llamada automática .

Los primeros módems no podían realizar ni recibir llamadas por sí solos, sino que requerían la intervención humana para estos pasos.

Ya en 1964, Bell proporcionó unidades de llamada automática que se conectaban por separado a un segundo puerto serie en una máquina host y se les podía ordenar que abrieran la línea, marcaran un número e incluso se aseguraran de que el extremo lejano se hubiera conectado correctamente antes de transferir el control al módem. ^[41] Más tarde, estarían disponibles modelos de terceros, a veces conocidos simplemente como marcadores , y características como la capacidad de iniciar sesión automáticamente en sistemas de tiempo compartido. ^[42]

Con el tiempo, esta capacidad se incorporaría a los módems y ya no requeriría un dispositivo separado.

Antes de la década de 1990, los módems contenían toda la electrónica y la inteligencia para convertir datos en formato discreto a una señal analógica (modulada) y viceversa, y para manejar el proceso de marcado, como una combinación de lógica discreta y chips para propósitos especiales. Este tipo de módem a veces se conoce como basado en controlador . ^[43]

En 1993, Digicom presentó el Connection 96 Plus , un módem que reemplazó los componentes discretos y personalizados con un procesador de señal digital de propósito general, que podía reprogramarse para actualizarse a estándares más nuevos. ^[44]

Posteriormente, USRobotics lanzó el Sportster Winmodem , un diseño basado en DSP que también se puede actualizar. ^[45]

A medida que esta tendencia de diseño se extendió, ambos términos –módem suave y Winmodem– adquirieron una connotación negativa en los círculos informáticos no basados ​​en Windows porque los controladores no estaban disponibles para plataformas no basadas en Windows o solo estaban disponibles como binarios de código cerrado que no se podían mantener, un problema particular para los usuarios de Linux. ^[46]

Más tarde, en la década de 1990, aparecieron los módems basados ​​en software. Se trata, en esencia, de tarjetas de sonido y, de hecho, un diseño común utiliza el códec de audio AC'97 , que proporciona audio multicanal a una PC e incluye tres canales de audio para las señales del módem.

El audio enviado y recibido en la línea por un módem de este tipo se genera y procesa completamente en software, a menudo en un controlador de dispositivo. Hay poca diferencia funcional desde la perspectiva del usuario, pero este diseño reduce el costo de un módem al trasladar la mayor parte de la potencia de procesamiento a un software económico en lugar de costosos DSP de hardware o componentes discretos.

Los módems de software de ambos tipos son tarjetas internas o se conectan a través de buses externos como USB . Nunca utilizan RS-232 porque requieren canales de gran ancho de banda hacia las computadoras host para transportar las señales de audio sin procesar generadas (enviadas) o analizadas (recibidas) por software.

Dado que la interfaz no es RS-232, no existe un estándar para la comunicación directa con el dispositivo. En su lugar, los módems de software vienen con controladores que crean un puerto RS-232 emulado, con el que se puede comunicar el software de módem estándar (como una aplicación de marcado del sistema operativo).

"Voz" y "fax" son términos añadidos para describir cualquier módem de marcación que sea capaz de grabar/reproducir audio o transmitir/recibir faxes. Algunos módems son capaces de realizar las tres funciones. ^[47]

Los módems de voz se utilizan para aplicaciones de integración de telefonía informática tan simples como realizar/recibir llamadas directamente a través de una computadora con auriculares, y tan complejas como sistemas de llamadas automáticas totalmente automatizados.

Los módems de fax se pueden utilizar para enviar y recibir faxes por ordenador, sin necesidad de imprimirlos en papel. Esto difiere del efax , en el que el envío de faxes se realiza a través de Internet, en algunos casos sin necesidad de utilizar líneas telefónicas.

La Recomendación ITU-T V.150.1 define procedimientos para la interoperación de pasarelas de PSTN a IP. ^[48] En un ejemplo clásico de esta configuración, cada módem de acceso telefónico se conectaría a una pasarela de retransmisión de módem. Las pasarelas se conectan entonces a una red IP (como Internet). La conexión analógica del módem se termina en la pasarela y la señal se demodula. Las señales de control demoduladas se transportan por la red IP en un tipo de paquete RTP definido como Eventos de señalización de estado (SSE). Los datos de la señal demodulada se envían por la red IP mediante un protocolo de transporte (también definido como una carga útil RTP) llamado Transporte de retransmisión de paquetes simple (SPRT). Tanto el formato de paquete SSE como el SPRT se definen en la Recomendación V.150.1 (Anexo C y Anexo B respectivamente). La pasarela en el extremo remoto que recibe los paquetes utiliza la información para remodular la señal para el módem conectado en ese extremo.

Si bien la Recomendación V.150.1 no se implementa ampliamente, en aplicaciones de telefonía segura se utiliza una versión reducida de la recomendación denominada "Requisitos esenciales mínimos (MER) para puertas de enlace V.150.1" (SCIP-216) . ^[49]

Si bien tradicionalmente son dispositivos de hardware, existen módems totalmente basados ​​en software con la capacidad de implementarse en un entorno de nube (como Microsoft Azure o AWS ). ^[50] Al aprovechar una conexión de voz sobre IP (VoIP) a través de un troncal SIP , las muestras de audio moduladas se generan y se envían a través de una red IP mediante RTP y un códec de audio sin comprimir (como G.711 μ-law o a-law).

En 1994, la Asociación de Editores de Software descubrió que, aunque el 60% de los ordenadores de los hogares estadounidenses tenían módem, sólo el 7% de los hogares tenían conexión a Internet. ^[51] Un estudio de la CEA de 2006 descubrió que el acceso a Internet por acceso telefónico estaba disminuyendo en los EE. UU. En 2000, las conexiones a Internet por acceso telefónico representaban el 74% de todas las conexiones a Internet residenciales en los EE. UU. ^{[ cita requerida ]} El patrón demográfico de los Estados Unidos para los usuarios de módem por acceso telefónico per cápita se ha reflejado más o menos en Canadá y Australia durante los últimos 20 años.

El uso de módems de acceso telefónico en los EE. UU. había caído al 60% en 2003, y se mantuvo en el 36% en 2006. ^{[ cita requerida ]} Los módems de banda de voz alguna vez fueron el medio más popular de acceso a Internet en los EE. UU., pero con la llegada de nuevas formas de acceder a Internet, el módem tradicional de 56K fue perdiendo popularidad. El módem de acceso telefónico aún es ampliamente utilizado por clientes en áreas rurales donde el servicio DSL, cable, banda ancha inalámbrica, satélite o fibra óptica no está disponible o no están dispuestos a pagar lo que cobran las compañías de banda ancha disponibles. ^[52] En su informe anual de 2012, AOL mostró que todavía recaudaba alrededor de $700 millones en tarifas de aproximadamente tres millones de usuarios de acceso telefónico.

Los dispositivos TDD son un subconjunto del teletipo destinado a personas sordas o con problemas de audición, básicamente un pequeño teletipo con un módem de acceso telefónico incorporado y un acoplador acústico. Los primeros modelos producidos en 1964 utilizaban modulación FSK, de forma muy similar a los primeros módems de ordenador.

Un módem de línea arrendada también utiliza cableado telefónico común, como el acceso telefónico y el DSL, pero no utiliza la misma topología de red. Mientras que el acceso telefónico utiliza una línea telefónica normal y se conecta a través del sistema de conmutación telefónica, y el DSL utiliza una línea telefónica normal pero se conecta a equipos en la oficina central de la empresa de telecomunicaciones, las líneas arrendadas no terminan en la empresa de telecomunicaciones.

Las líneas arrendadas son pares de cables telefónicos que se han conectado entre sí en una o más oficinas centrales de telecomunicaciones de modo que formen un circuito continuo entre dos ubicaciones de abonados, como la sede de una empresa y una oficina satélite. No proporcionan energía ni tono de marcado: son simplemente un par de cables conectados en dos ubicaciones distantes.

Un módem de acceso telefónico no funcionará en este tipo de línea, porque no proporciona la energía, el tono de marcado y la conmutación que requieren esos módems. Sin embargo, un módem con capacidad de línea arrendada puede funcionar en una línea de este tipo y, de hecho, puede tener un mayor rendimiento porque la línea no pasa por el equipo de conmutación de la empresa de telecomunicaciones, la señal no se filtra y, por lo tanto, hay un mayor ancho de banda disponible.

Los módems de línea arrendada pueden funcionar en modo de 2 o 4 hilos. El primero utiliza un solo par de hilos y sólo puede transmitir en una dirección a la vez, mientras que el segundo utiliza dos pares de hilos y puede transmitir en ambas direcciones simultáneamente. Cuando hay dos pares disponibles, el ancho de banda puede ser de hasta 1,5 Mbit/s, un circuito T1 de datos completo . ^[53]

Mientras que los módems de línea arrendada más lentos utilizan interfaces, por ejemplo, RS-232 , los módems de banda ancha más rápidos utilizan interfaces, por ejemplo, V.35 .

El término banda ancha se utilizaba anteriormente ^{[54] [55]} para describir comunicaciones más rápidas que las disponibles en los canales de voz.

El término banda ancha se generalizó a fines de la década de 1990 para describir la tecnología de acceso a Internet que supera el máximo de 56 kilobits/s de acceso telefónico. Existen muchas tecnologías de banda ancha, como diversas tecnologías DSL ( línea de abonado digital ) y banda ancha por cable.

Las tecnologías DSL, como ADSL , HDSL y VDSL, utilizan líneas telefónicas (cables instalados por una compañía telefónica y originalmente destinados a ser utilizados por un abonado telefónico), pero no utilizan la mayor parte del resto del sistema telefónico. Sus señales no se envían a través de centrales telefónicas comunes, sino que son recibidas por un equipo especial (un DSLAM ) en la oficina central de la compañía telefónica.

Como la señal no pasa por la central telefónica, no es necesario marcar y no se imponen las restricciones de ancho de banda de una llamada de voz normal. Esto permite frecuencias mucho más altas y, por lo tanto, velocidades mucho más rápidas. El ADSL en particular está diseñado para permitir llamadas de voz y uso de datos en la misma línea simultáneamente.

De manera similar, los módems de cable utilizan una infraestructura originalmente pensada para transportar señales de televisión y, al igual que el DSL, normalmente permiten recibir señales de televisión al mismo tiempo que el servicio de Internet de banda ancha.

Otros módems de banda ancha incluyen módems FTTx , módems satelitales y módems de línea eléctrica .

Se utilizan términos diferentes para los módems de banda ancha, porque con frecuencia contienen más que un componente de modulación/demodulación.

Debido a que las conexiones de alta velocidad se utilizan con frecuencia entre varios ordenadores a la vez, muchos módems de banda ancha no tienen conexiones directas (por ejemplo, USB) con el ordenador, sino que se conectan a través de una red como Ethernet o Wi-Fi. Los primeros módems de banda ancha ofrecían transferencia Ethernet que permitía el uso de una o más direcciones IP públicas, pero no otros servicios como NAT y DHCP que permitieran que varios ordenadores compartieran una conexión. Esto llevó a muchos consumidores a adquirir "enrutadores de banda ancha" independientes, colocados entre el módem y su red, para realizar estas funciones. ^{[56] [57]}

Con el tiempo, los ISP comenzaron a ofrecer gateways residenciales que combinaban el módem y el enrutador de banda ancha en un solo paquete que brindaba enrutamiento, NAT , funciones de seguridad e incluso acceso Wi-Fi además de la funcionalidad del módem, de modo que los suscriptores pudieran conectar todo su hogar sin comprar ningún equipo adicional. Incluso más tarde, estos dispositivos se ampliaron para brindar funciones de " triple play ", como servicio de telefonía y televisión. No obstante, los proveedores de servicios y los fabricantes todavía se refieren a estos dispositivos simplemente como "módems". ^[58]

En consecuencia, los términos "módem", "enrutador" y "puerta de enlace" ahora se usan indistintamente en el lenguaje informal, pero en un contexto técnico "módem" puede tener una connotación específica de funcionalidad básica sin enrutamiento u otras características, mientras que los otros describen un dispositivo con características como NAT. ^{[59] [60]}

Los módems de banda ancha también pueden gestionar la autenticación, como PPPoE . Si bien a menudo es posible autenticar una conexión de banda ancha desde la PC de un usuario, como era el caso del servicio de Internet por acceso telefónico, trasladar esta tarea al módem de banda ancha le permite establecer y mantener la conexión por sí mismo, lo que facilita compartir el acceso entre PC, ya que cada una no tiene que autenticarse por separado. Los módems de banda ancha suelen permanecer autenticados ante el ISP mientras estén encendidos.

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Cualquier tecnología de comunicación que envíe datos digitales de forma inalámbrica implica un módem. Esto incluye la transmisión directa por satélite , WiFi , WiMax , teléfonos móviles , GPS , Bluetooth y NFC .

Las redes modernas de telecomunicaciones y datos también hacen un uso extensivo de módems de radio cuando se requieren enlaces de datos de larga distancia. Estos sistemas son una parte importante de la PSTN y también se utilizan comúnmente para enlaces de redes informáticas de alta velocidad a áreas remotas donde la fibra óptica no es económica.

Los módems inalámbricos vienen en una variedad de tipos, anchos de banda y velocidades. A menudo, se los denomina transparentes o inteligentes. Transmiten información modulada en una frecuencia portadora para permitir que muchos enlaces de comunicación inalámbrica funcionen simultáneamente en diferentes frecuencias. ^{[ ¿Relevante? ]}

Los módems transparentes funcionan de manera similar a sus primos, los módems de línea telefónica. Por lo general, eran semidúplex , lo que significa que no podían enviar y recibir datos al mismo tiempo. Por lo general, los módems transparentes se sondean de manera circular para recopilar pequeñas cantidades de datos de ubicaciones dispersas que no tienen fácil acceso a la infraestructura cableada. Los módems transparentes son los más utilizados por las empresas de servicios públicos para la recopilación de datos.

Los módems inteligentes vienen con controladores de acceso a medios en su interior, lo que evita que los datos aleatorios colisionen y reenvían los datos que no se reciben correctamente. Los módems inteligentes suelen requerir más ancho de banda que los módems transparentes y suelen alcanzar velocidades de datos más altas. El estándar IEEE 802.11 define un esquema de modulación de corto alcance que se utiliza a gran escala en todo el mundo.

Los módems que utilizan un sistema de telefonía móvil ( GPRS , UMTS , HSPA , EVDO , WiMax , 5G , etc.) se conocen como módems de banda ancha móvil (a veces también llamados módems inalámbricos). Los módems inalámbricos pueden estar integrados en una computadora portátil , un teléfono móvil u otro dispositivo, o conectarse externamente. Los módems inalámbricos externos incluyen tarjetas de conexión , módems USB y enrutadores celulares .

La mayoría de los módems inalámbricos GSM vienen con un soporte para tarjeta SIM integrado (por ejemplo, Huawei E220 , Sierra 881). Algunos modelos también cuentan con una ranura para memoria microSD y/o un conector para una antena externa adicional (Huawei E1762, Sierra Compass 885). ^{[61] [62]}

Las versiones CDMA (EVDO) normalmente no utilizan tarjetas R-UIM , sino que utilizan Número de serie electrónico (ESN).

Hasta finales de abril de 2011, los envíos mundiales de módems USB superaban a los módulos 3G y 4G integrados en una proporción de 3:1, ya que los módems USB se pueden descartar fácilmente. Los módems integrados pueden superar a los módems independientes a medida que aumenten las ventas de tabletas y se reduzca el costo incremental de los módems, por lo que para 2016, la relación podría cambiar a 1:1. ^[63]

Al igual que los teléfonos móviles, los módems de banda ancha móvil pueden tener una tarjeta SIM bloqueada para un proveedor de red en particular. El desbloqueo de un módem se logra de la misma manera que el de un teléfono, utilizando un "código de desbloqueo" . ^{[ cita requerida ]}

Un dispositivo que se conecta a una red de fibra óptica se conoce como terminal de red óptica (ONT) o unidad de red óptica (ONU). Estos se utilizan comúnmente en instalaciones de fibra hasta el hogar , se instalan dentro o fuera de una casa para convertir el medio óptico en una interfaz Ethernet de cobre, después de lo cual se suele instalar un enrutador o puerta de enlace para realizar la autenticación, el enrutamiento, la NAT y otras funciones típicas de Internet para el consumidor, además de funciones de " triple play " como el servicio de telefonía y televisión. No son un módem, ^{[ disputado – discutido ]} aunque realizan una función similar y a veces se los denomina módem.

Los sistemas de fibra óptica pueden utilizar modulación de amplitud en cuadratura para maximizar el rendimiento. 16QAM utiliza una constelación de 16 puntos para enviar cuatro bits por símbolo, con velocidades del orden de 200 o 400 gigabits por segundo. ^{[64] [65]} 64QAM utiliza una constelación de 64 puntos para enviar seis bits por símbolo, con velocidades de hasta 65 terabits por segundo. Aunque esta tecnología ya se ha anunciado, es posible que aún no se utilice de forma generalizada. ^{[66] [67] [68]}

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Aunque el nombre módem rara vez se utiliza, algunas aplicaciones de redes domésticas de alta velocidad sí utilizan módems, como la red eléctrica Ethernet . Por ejemplo, el estándar G.hn , desarrollado por la UIT-T , proporciona una red de área local de alta velocidad (hasta 1 Gbit/s) utilizando el cableado doméstico existente (líneas eléctricas, líneas telefónicas y cables coaxiales ). Los dispositivos G.hn utilizan multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) para modular una señal digital para su transmisión por cable.

Como se describió anteriormente, tecnologías como Wi-Fi y Bluetooth también utilizan módems para comunicarse por radio a distancias cortas.

Un cable módem nulo es un cable especialmente diseñado que se conecta entre los puertos seriales de dos dispositivos, con las líneas de transmisión y recepción invertidas. Se utiliza para conectar dos dispositivos directamente sin un módem. El mismo software o hardware que se utiliza normalmente con los módems (como Procomm o Minicom) se puede utilizar con este tipo de conexión.

Un adaptador de módem nulo es un dispositivo pequeño con enchufes en ambos extremos que se coloca en la terminación de un cable serial "directo" normal para convertirlo en un cable de módem nulo.

Un "módem de corto alcance" es un dispositivo que sirve de puente entre los módems de línea arrendada y los módems de acceso telefónico. Al igual que un módem de línea arrendada, transmiten a través de líneas "desnudas" sin energía ni equipos de conmutación de telecomunicaciones, pero no están diseñados para las mismas distancias que pueden alcanzar las líneas arrendadas. Son posibles alcances de hasta varios kilómetros, pero significativamente, los módems de corto alcance se pueden utilizar para distancias medias , mayores que la longitud máxima de un cable serial básico pero aún relativamente cortas, como dentro de un solo edificio o campus. Esto permite que una conexión serial se extienda quizás solo por varios cientos a varios miles de pies, un caso en el que obtener una línea telefónica o arrendada completa sería excesivo.

Si bien algunos módems de corto alcance utilizan modulación, los dispositivos de gama baja (por razones de costo o consumo de energía) son simples "controladores de línea" que aumentan el nivel de la señal digital pero no la modulan. Técnicamente no son módems, pero se utiliza la misma terminología para ellos. ^[69]

Wikilibros tiene un libro sobre el tema: Transferencia de datos entre módems de acceso telefónico estándar

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Módems .

• Módems compatibles con Hayes y comandos AT del Wikilibro de programación de comunicaciones de datos en serie
• Unión Internacional de Telecomunicaciones UIT: Comunicación de datos a través de la red telefónica
• Protocolos de enlace y modulaciones básicos: protocolos de enlace V.22, V.22bis, V.32 y V.34
• Conectarse: una historia de los módems – techradar
• Diferencia entre módems y enrutadores – Bugswave
• Ingeniería de transmisión de telecomunicaciones Volumen 2 Instalaciones - AT&T
• Proxies polacos creados con módems 4G